Un velocimetro è un dispositivo utilizzato per misurare la velocità di fluidi e gas. Alcuni velocimetri misurano i movimenti delle particelle che sono state sospese nel fluido, mentre altri usano solo la luce riflessa dai laser. Lo studio della velocità di fluidi e gas è chiamato velocimetria.
Un velocimetro può essere utilizzato per misurare due diversi tipi di fluidodinamica. Una “specifica lagrangiana del campo di flusso” è quando le particelle vengono lasciate cadere nel fluido e vengono osservati i loro movimenti. Questo è simile a guardare un bastone trasportato dalla corrente o catturato in un vortice. Una “specifica euleriana del campo di flusso” osserva un punto specifico nel flusso per un periodo di tempo. Questo è analogo a sedersi sulla riva e guardare un’ansa di un fiume.
La velocimetria delle particelle è quando le particelle vengono introdotte nell’acqua e la loro velocità viene misurata. Le particelle potrebbero essere minuscole goccioline di acqua o olio o palline di metallo e vetro. Un velocimetro misura la velocità di queste particelle scattando loro una foto in un punto del loro movimento nel flusso. Quindi un’altra foto è programmata per essere scattata pochi istanti dopo. Le due foto verranno confrontate e verrà determinata la velocità complessiva del fluido.
La “fotocamera” utilizzata per scattare le foto delle particelle è un raggio laser. Due lenti appiattiscono e allargano il raggio per creare un breve flash, che viene poi analizzato per creare un’immagine bidimensionale, o 2D. I laser vengono utilizzati perché le particelle si muovono velocemente e sono microscopiche. Un normale obiettivo della fotocamera non può aprirsi e chiudersi abbastanza velocemente da catturare i loro movimenti.
Un altro tipo di velocimetro è chiamato velocimetro Doppler. In questo tipo di velocimetria, vengono misurati i riflessi della luce invece delle particelle. Il velocimetro dirige un raggio laser sulle arterie di un paziente, ad esempio, e il modo in cui la luce si riflette sul sangue in movimento dirà al tecnico quanto bene sta circolando il sangue. Questo tipo di misurazione deriva dall’effetto Doppler, quando la velocità della luce può essere valutata misurando la frequenza di un’onda rispetto all’osservatore.
La velocimetria ha molte applicazioni pratiche. Un velocimetro può determinare il “vortice” di gas e fluidi in motori a combustione, forni, atomizzatori e impianti di lavorazione chimica. La conoscenza di come i fluidi si muovono nelle macchine aiuta i progettisti a pianificare contro l’usura e a diagnosticare i problemi e la praticità complessiva del sistema. Poiché la velocimetria laser non è invasiva, può essere utilizzata anche come parte di procedure mediche.